“CERTIFICAÇÃO ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS”

"Certificación energética en edificaciones residenciales”

Proyecto fin de carrera realizado por Antonio Enríquez López

Ingeniería Industrial

Universidad de intercambio: Universidad Federal de Itajubá (Brasil)

Tutor: Luiz Augusto Horta Nogueira

Fecha de lectura: 1 de Julio de 2013

Tribunal: Luiz Augusto Horta Nogueira

Lucilene de Oliveira Rodrigues

Leonardo Kyo Kabayama

Calificación obtenida: 83

Universidad de origen: Carlos III de Madrid

Coordinador académico: Miguel Roser Ballester

Cotutor: Jaime Alonso-Martínez de las Morenas

Equivalencia calificación: 8,5

UNIFEI/UC3M Proyecto Final de Carrera

ii

RESUMEN El presente trabajo final de carrera tiene como objetivo realizar la certificación

energética de edificios residenciales de acuerdo con la legislación actual existen en Brasil para

después poder realizar el etiquetado energético de una residencia, localizada en Itajubá

(Brasil). También se realizó los cambios necesarios que la casa necesita para alcanzar un nivel

A de eficiencia energética, además del correspondiente análisis económico para conocer la

rentabilidad o no del proyecto.

Antes de estudiar la legislación brasileña, primero fue fundamental hacer un breve

análisis de la situación energética mundial y de los sectores con más consumo de energía

como son los sectores industrial, de transporte y edificación. Además será analizado el uso de

energía en las residencias.

SUMARIO

CAPÍTULO 1 – INTRODUCCIÓN………………………………………………….1

1.1 Energía y sociedad…………………………………………………………….1

1.1.1 Cuadro energético mundial………………………………………….1

1.1.2 Consumo de energía…………………………………………………1

1.2 Eficiencia energética…………………………………………………………..2

1.2.1 Sector residencial……………………………………………………2

1.2.2 Sector industrial……………………………………………………..2

1.2.3 Sector transporte…………………………………………………….3

CAPÍTULO 2 – USO DE ENERGÍA EN EDIFCIOS RESIDENCIALES………….3

2.1 Introducción…………………………………………………………………...3

2.2 Estructura del edificio…………………………………………………………3

2.3 Climatización………………………………………………………………….3

2.3.1 Sistemas de calefacción……………………………………………..4

2.3.2 Sistemas de refrigeración……………………………………………4

2.3.3 Fuentes de energía…………………………..................................4

2.4 Aparatos eléctricos y electrónicos…………………………………………….4

2.4.1 Frigoríficos y congeladores…………………………………………5

2.4.2 Lavadoras……………………………………………………………5

2.4.3 Lavavajillas………………………………………………………….5

2.4.4 Placas de cocción……………………………………………………5

2.4.5 Hornos……………………………………………………………….5

2.4.6 Pequeños electrodomésticos………………………………………...5

2.4.7 Equipamientos electrónicos, de ofimática y de entretenimiento……6

2.5 Iluminación……………………………………………………………………6

2.6 Agua Caliente Sanitaria (ACS)………………………………………………..6

2.7 Energía fotovoltaica…………………………………………………………...6

CAPÍTULO 3 – CERTIFICACIÓN DEL EDIFICIO EJEMPLO……………………7

UNIFEI/UC3M Proyecto Final de Carrera

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3.1 Procedimiento para determinar la eficiencia de la residencia……………………7

3.2 Resultado…………………………………………………………………….......8

CAPÍTULO 4 – MODIFICACIONES ADOPTADAS Y ANÁLISIS ECONÓMICO…8

4.1 Calentadores solares para ACS…………………………………………………..8

4.2 Bonificación: Uso racional de agua……………………………………………...8

4.3 Bonificación: Iluminación Artificial……………………………………………..8

4.4 Bonificación: Frigorífico………………………………………………………...9

4.5 Análisis económico……………………………………………………………....9

4.6 Resultados……………………………………………………………………….10

CAPÍTULO 5 – CONCLUSIONES……………………………………………………10

UNIFEI/UC3M Proyecto Final de Carrera

1

CAPÍTULO 1 - INTRODUCCIÓN En el primer capítulo se desarrolla un breve análisis de la situación energética mundial,

intentando demostrar, según el informe “International Energy Outlook 2011”, realizado por la

empresa estadounidense “Energy Information Administration”, que los países industrializados

responden por la mayor parcela del consumo energético, y que en los países en

desenvolvimiento, crece de forma significativa. Por lo cual, gana relevancia la adopción de

medidas de eficiencia energética que aseguren el atendimiento de las necesidades de bien

estar y confort con menores pérdidas de energía, en un marco de beneficios ambientales y

económicos.

Para hacer un mejor análisis, es fundamental la consideración del aumento de la

demanda energética en los países en desarrollo, considerando las necesidades de mejora de las

condiciones de vida de millones de personas, mientras que el incremento de la producción de

energía ocurre en un contexto de límites ambientales y de recursos energéticos. Así, conocer

el futuro, anticipándose a los acontecimientos y abordarlos de una manera inteligente, puede

ser el único modo de conseguir un desarrollo de una forma deseable, donde la eficiencia

energética cumple un papel fundamental.

1.1 Energía y sociedad En la civilización moderna, la disponibilidad de energía está fuertemente ligada al nivel

de bienestar, a la salud y a la duración de vida del ser humano. En realidad vivimos en una

sociedad que se podía denominar como "energívora". En esta sociedad, los países más pobres

muestran los consumos más bajos de energía, mientras que los países más ricos utilizan

grandes cantidades de la misma. Sin embargo este escenario está cambiando de forma

drástica, cambio que se acentuará en los próximos años, donde serán precisamente los países

en vías de desarrollo quienes experimenten con mayor rapidez un aumento en su consumo de

energía debido al incremento que tendrán tanto en sus poblaciones como en sus economías.

El objetivo de esta introducción es ofrecer una visión de cómo se encuentra la situación

en cuanto a recursos energéticos en el ámbito mundial y mostrar las tendencias en cuanto al

uso, utilización y tendencias de las fuentes de energía.

1.1.1 Cuadro energético mundial El consumo de energía en el mundo se incrementará en un 53% entre 2008 y 2035, a

pesar de que se espera que el aumento de precios tanto del petróleo como del gas natural siga

en aumento. Gran parte de este incremento será producido por el experimentado en los países

con economías emergentes o también conocidos como países BRICS. En el informe

"Internacional Energy Outlook 2011" se prevé que el consumo de energía en el mercado

experimente un incremento de 533 EJ (Exajulio) en 2008 hasta 653 EJ en 2020 y 812 EJ en

2035, así durante este periodo, los países OCDE incrementarán su demanda energética en un

18%, mientras que el resto de países lo harán al 85%.

1.1.2 Consumo de energía De acuerdo con el caso de referencia de IEO2011, el uso de todas las fuentes de energía

aumentará durante el periodo 2008-2035, como se puede observar en la Figura 1.2.

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Figura 1.1: Consumo mundial de energía por origen (1990-2035).

Fuente: Elaboración propia a partir de las estimaciones de la EIA.

La Figura 1.2 indica que los combustibles fósiles (petróleo, gas natural y carbón),

seguirán siendo los más utilizados en todo el mundo, básicamente por su importancia en el

transporte y en el sector industrial. Para el resto, energía nuclear y energías renovables,

también se espera que experimenten un aumento durante el mismo periodo, aunque mucho

más suave. El empleo de estos dos recursos energéticos puede verse alterado por cambios en

las políticas o leyes que limiten la producción de gases de combustión que, de acuerdo con los

trabajos de muchos científicos, están siendo los responsables directos del cambio climático.

1.2 Eficiencia energética La eficiencia energética es una práctica empleada durante el consumo de energía que

tiene como objeto procurar bajar el uso de energía. Los individuos y las organizaciones que

son consumidores directos de la energía pueden desear ahorrar energía para reducir costes

energéticos y promover sostenibilidad económica, política y ambiental. Los usuarios

industriales y comerciales pueden desear aumentar eficacia y maximizar así su beneficio.

Entre las preocupaciones actuales está el ahorro de energía y el efecto medioambiental de la

generación de energía eléctrica.

1.2.1 Sector residencial En los próximos 20 años se espera un crecimiento de las ciudades, especialmente en los

países en desarrollo, de alrededor de 1.500 millones de personas. Esto supone una presión

añadida sobre las infraestructuras, que deben soportar a muchas más personas con los

consumos añadidos consiguientes, y sin aumentar el impacto medioambiental. Por ello, se

trata de un reto difícil para mejorar los edificios más antiguos e ineficientes, y también para

los modernos edificios en los que los equipos de aire acondicionado y de iluminación son más

intensivos en energía. Los edificios actuales consumen alrededor del 40 por ciento de la

energía en la mayoría de los países.

1.2.2 Setor industrial La industria demanda aproximadamente un tercio de la energía que se consume en el

mundo. Esta cantidad no deja de crecer con 7.000 millones de personas en el mundo que no

dejan de aumentar su nivel de vida. Al mismo tiempo, muchos países se enfrentan a un futuro

de limitaciones que van desde un acceso restringido a la energía, a regulaciones

medioambientales cada vez más estrictas.

Los esfuerzos hechos para medir, gestionar y mejorar constantemente la eficiencia

energética ahorran dinero a corto plazo. A más largo plazo, estos esfuerzos mejoran la

competitividad, promueven la innovación, y facilitan a las compañías el cumplimiento de sus

compromisos medioambientales y de sostenibilidad. En otras palabras, las inversiones hechas

en mejora de la eficiencia energética de las industrias, son críticas no solo para su rentabilidad

a corto plazo, sino también porque compensan financieramente a largo plazo.

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EJ

Comustíveis liquidos

GásNatural

Carvão

Nuclear

Renováveis

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1.2.3 Sector transporte Casi el 80 % del transporte asociado al comercio mundial (en volumen), se hace por

mar, y la explosión del mercado mundial de la última década ha elevado las emisiones por

esta causa a más del 3 % del total mundial, lo que es comparable a las emisiones de un país

grande.

CAPÍTULO 2 - USO DE ENERGÍA EN EDIFCIOS RESIDENCIALES 2.1 Introducción

El objetivo de este capítulo es presentar una visión específica de los elementos

energéticos más comunes que se encuentran en una residencia, empezando por lo más general,

como son los materiales de construcción, la estructura del edificio, los equipamientos

eléctricos y electrónicos, iluminación, etc. hasta lo más específico como los diferentes

sistemas de aire acondicionado, sistemas de calefacción y los sistemas utilizados para calentar

agua.

Un edificio es una construcción hecha por el hombre para albergar a personas, animales,

cosas o actividades. Está completamente cerrado por una envolvente exterior, formada por los

muros, el techo y el suelo, que crea un microclima en su interior. La construcción de un

edificio y su uso conllevan el consumo de una gran cantidad de energía y tienen un enorme

impacto directo e indirecto sobre el medio ambiente. Los edificios no sólo utilizan recursos

como energía y materias primas, sino que también generan residuos potencialmente

peligrosos y además tienen asociadas una serie de emisiones atmosféricas por lo que se debe

intentar reducir su impacto sobre el medio ambiente al mínimo. Los objetivos principales del

diseño sostenible son:

Evitar el agotamiento de los recursos energéticos naturales, del agua y las

materias primas.

Prevenir la degradación ambiental causada por las instalaciones y la

infraestructura a lo largo de su vida útil.

Crear construcciones que sean habitables, cómodas, seguras y productivas.

2.2 Estructura del edificio La cubierta exterior de un edificio, llamada también envolvente, trabaja como un

intercambiador con las condiciones climáticas externas, tomando calor debido a la exposición

de los rayos solares y devolviendo calor al exterior debido a la ventilación o a un mal

revestimiento. La envolvente, además de tener la misión de envolver y proteger el edificio,

debería permitir la respiración con el fin de evitar la humedad interior y alcanzar un equilibrio

adecuado entre las ganancias y las pérdidas de calor.

La mayoría de las pérdidas de energía que se producen en edificios se debe a una

envolvente inadecuada, la cual está formada por las paredes, el suelo, el techo, las puertas y

las ventanas. Los componentes adecuados y los materiales aislantes permiten reducir la

necesidad de calefacción o refrigeración actuando como una resistencia muy eficaz a la

transmisión de calor, o dicho más sencillo, se consigue una mejor conservación de la

temperatura interior.

2.3 Climatización La climatización se define como la creación de condiciones de temperatura, humedad y

limpieza del aire adecuadas para la comodidad dentro de los espacios habitados. A partir de

esta definición es evidente que el concepto de climatización es equivalente. A partir de esta

definición se desprende que el concepto climatización equivale a lo que en inglés se llama

Heating, Ventilating and Air Conditioning, o por sus siglas HVAC, expresión en la que

aparecen ventilación y calefacción por un lado y aire acondicionado por otro, separados, luego

se supone que, en inglés, esto último se refiere exclusivamente a la refrigeración. Así pues, la

climatización comprende tres cuestiones fundamentales: la ventilación, la calefacción, o

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climatización de invierno, y la refrigeración o climatización de verano. La climatización

puede ser natural o artificial, aunque en lo que sigue se tratará exclusivamente de la artificial.

2.3.1 Sistemas de calefacción Existen diferentes tipos de sistemas de calefacción estándar. Se pueden clasificar por la

fuente, el lugar de origen, el tipo de fluido caloportador, la temperatura del fluido

caloportador, el tipo de calefactor, etc. El significado de calefacción local es que la fuente de

calor únicamente calienta un espacio, habitación o piso, mientras que la calefacción

centralizada da servicio a todo un edificio. Este sistema se compone de una caldera o bomba

de calor para calentar el agua, el vapor o el aire en un mismo lugar. Este espacio recibe el

nombre de cuarto de calderas, y una vez que el agua, el aire o el vapor se calientan, se

distribuye a todo el edificio. Los tipos de fluidos caloportadores más extendido son el agua o

el aire.

2.3.2 Sistemas de refrigeración Los sistemas de aire acondicionado permiten mantener una temperatura agradable en el

interior de un edificio durante las estaciones más calurosas. El poder elegir la temperatura

deseada en nuestras casas es un lujo relativamente reciente, de hecho, en los últimos años, la

caída de los precios de estos dispositivos de refrigeración ha extendido su uso en muchos

edificios residenciales. Además, en la mayoría de los casos los edificios no cuentan con

sistemas centrales de refrigeración, lo que los haría más eficientes, sino que se instalan en

pisos individuales.

Como consecuencia, los aparatos de aire acondicionado están aumentando en el verano

las facturas de electricidad de las industrias, hoteles, hospitales, edificios institucionales,

escuelas, edificios públicos, etc. El consumo de energía en el hogar es cada vez mayor en

verano que en invierno debido al uso extendido de tales sistemas de refrigeración.

La función de un sistema de aire acondicionado es transportar calor de un sitio a otro

empleando una cierta cantidad de trabajo, por ejemplo electricidad. Actúa como un

intercambiador donde el calor es absorbido de dentro de la casa y se transporta al exterior

donde se expulsa. Para ello el dispositivo de refrigeración utiliza una sustancia, conocida

como “refrigerante”, con características físicas adecuadas. Se trata de una sustancia especial

que pasa de líquido a fase gaseosa en condiciones de baja temperatura. Durante este cambio

de fase el calor es atrapado.

Los sistemas de refrigeración constan de cuatro partes básicas (compresor, condensador,

dispositivo de expansión y evaporador) por donde el líquido refrigerante está circulando

continuamente.

2.3.3 Fuentes de energía Los sistemas de calefacción y refrigeración necesitan para un buen funcionamiento de

diferentes tipos de energía, desde los más usados como la electricidad o los combustibles

líquidos, hasta energías renovables como la solar, la biomasa o la energía geotérmica.

2.4 Aparatos eléctricos y electrónicos En nuestras casas estamos rodeados de todo tipo de aparatos eléctricos y electrónicos

que usamos regularmente para satisfacer nuestras necesidades. Consideramos su uso tan

elemental que a veces olvidamos el coste de energía que ese uso lleva asociado. En estos

aparatos eléctricos están incluidos los seis grandes consumidores de electricidad (frigoríficos,

congeladores, lavadoras, lavavajillas, televisores y secadoras), y muchos otros equipos más

pequeños. A parte del precio de compra, que normalmente es el criterio utilizado para la

elección de un aparato, debería ser considerado seriamente el coste de funcionamiento del

aparato durante su vida. Este “coste de funcionamiento” es lo que se paga en la factura de

electricidad todos los meses durante muchos años (dependiendo de su vida) debido a su

consumo. Los modelos con una alta eficiencia energética, normalmente tienen un mayor coste

de compra inicial, pero ahorran cantidades significativas de energía y por lo tanto dinero.

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2.4.1 Frigoríficos y congeladores Hoy en día, los frigoríficos y neveras son indispensables en los hogares ya que permiten

una mejor conservación de los alimentos. A pesar de que estos dispositivos tienen una

potencia relativamente baja, su alto número de horas en funcionamiento hace que sean los

mayores consumidores de energía en el hogar incluso más que otros aparatos con mayor

potencia. Alrededor del 15-20% de la electricidad consumida en las viviendas españolas se

destina a la refrigeración y congelación de los alimentos.

Hay que tener en cuenta que la mayor parte del consumo eléctrico de un frigorífico es

debido al compresor, el cual no está en funcionamiento todo el rato sino que arranca y se

apaga varias veces al día. Se puede estimar un trabajo de unas 4 horas al día. Un frigorífico

nuevo con etiqueta A+ consume alrededor de un 42% de electricidad en comparación con un

modelo convencional (clase D o E), y sólo un 30% de electricidad si el modelo nuevo es A++.

En estos dispositivos es muy importante evitar las pérdidas de frío ya que se necesitará

compensar esta pérdida de frío y esto conlleva a un mayor consumo.

2.4.2 Lavadoras Se trata de un aparato esencial que está presente en la mayoría de los hogares. El

número de veces que se utiliza depende de los hábitos del usuario, pero puede estimarse, en

promedio, entre 3 y 5 veces por semana. Después del frigorífico y el televisor, es el aparato

eléctrico que más energía consume en los hogares españoles. La lavadora lava la ropa usando

agua caliente y detergente en un proceso de rotación dentro de un tambor de carga. El mayor

consumo de energía no se debe al giro constante del tambor, sino que se debe al calentamiento

de agua que se realiza con una resistencia eléctrica, consumiendo alrededor del 90 % de la

energía total del proceso de lavado.

2.4.3 Lavavajillas El uso de este electrodoméstico está creciendo día a día, de acuerdo con el aumento de

nuestro nivel de comodidad y con la disminución de tempo disponible. Al igual que ocurre

con la lavadora, aproximadamente el 80-90% de la energía consumida se utiliza para calentar

el agua. Actualmente hay lavavajillas con varios programas de funcionamiento que son

capaces de seleccionar capacidad media y modos de temperatura baja, lo que permite reducir

el consumo de energía. Además, estudios recientes determinan que lavar con lavavajillas es

más eficiente que lavar a mano, resultando ahorros de agua y de electricidad (dado que la

mayor parte del agua ahorrada es caliente).

2.4.4 Placas de cocción Uno de los electrodomésticos que se encuentran en todos los hogares son los aparatos de

cocción utilizados para la transformación de los alimentos crudos a cocidos, fritos, a la

plancha, etc. El rango de potencia en la que se pueden encontrar va desde 1.000 hasta

4.500 W, y la fuente de energía empleada es el gas natural, que se ha difundido rápidamente

en los últimos años, y la electricidad.

2.4.5 Hornos Hay dos tipos principales de hornos: de gas y eléctricos. Los primeros son los más

recomendados desde el punto de vista de la eficiencia, pero son los hornos eléctricos los más

extendidos entre las familias españolas, a pesar de que consumen más energía.

Aunque los hornos consumen una gran cantidad de energía de acuerdo a su potencia, el

consumo realizado a lo largo de un año es relativamente bajo gracias a su menor uso en

términos de tiempo (horas).

2.4.6 Pequeños electrodomésticos Se pueden dividir en dos grupos:

Los que realizan trabajo mecánico, tal como batir, trocear, exprimir, y que en

general tienen poca potencia.

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Los que producen calor, tales como la plancha, tostadora, secador de pelo,

manta eléctrica, que tienen una alta potencia y por lo tanto dan lugar a un

consumo significante.

Estos aparatos eléctricos carecen de etiqueta energética todavía, pero no por esta razón

son inocuos al consumo.

2.4.7 Equipamientos electrónicos, de ofimática y de entretenimiento Estos son los dispositivos que tienen más amplia difusión y un mayor uso diario. Cada

año, los productos electrónicos emergen con sistemas más sofisticados creando una oferta más

atractiva de entretenimiento. El uso de energía de los equipos electrónicos a menudo pasa

desapercibido. En cambio, se ha estimado que el 10-15% de toda la electricidad consumida en

los hogares españoles se puede atribuir a la gestión de los dispositivos electrónicos.

La gran mayoría de esta electricidad la consumen los equipos de entretenimiento para el

hogar y los equipos de ofimáticas. Sin embargo, los pequeños usuarios de energía, incluidos

los dispositivos portátiles con cargadores de batería, tienen un peso importante, no porque

ellos consuman una gran cantidad de energía individualmente, sino por su número y la gran

cantidad de horas de actividad. En este grupo están incluidos: televisores, aparatos de audio,

reproductores de DVD, vídeos, ordenadores, videoconsolas, etc.

2.5 Iluminación Las personas necesitan una luz adecuada para desarrollar sus actividades, dicha

iluminación debe satisfacer las necesidades fisiológicas, psicológicas y estéticas de las

personas. Esta iluminación incluye tanto las fuentes de iluminación artificial (lámparas y

bombillas) como la iluminación natural procedente del sol. Cuando la luz natural no es

suficiente, se hace necesario utilizar también luz artificial, dicha luz artificial se puede

combinar con la procedente del sol o en el peor de los casos incluso se podría utilizar

únicamente luz artificial. Por lo tanto, la iluminación artificial representa un componente

importante del consumo de energía, lo que representa una parte significativa de toda la

energía consumida en todo el mundo.

2.6 Agua Caliente Sanitaria (ACS) La producción de ACS suele ser la segunda demanda más alta de energía térmica en un

hogar. El consumo de ACS depende de los hábitos del usuario y difiere en cada país y cada

hogar. Se estima que el consumo medio diario de ACS a 60 ºC es aproximadamente 40 litros

por persona lo que se traduce en 2 kWh. Esta energía necesaria para la producción de ACS se

puede obtener mediante calentadores eléctricos, calderas de gas, quemadores de butano,

colectores solares, etc. En edificios multifamiliares la producción puede ser centralizada o

localizada en cada vivienda.

Normalmente, durante el periodo de funcionamiento de la calefacción, el ACS se

produce por el mismo sistema de calefacción. En verano, la producción de ACS se debe hacer

por separado ya que no se puede utilizar la misma entrada a la caldera. Especialmente, la

eficiencia de un calentador viejo puede descender al 40 %, mientras que calentadores

modernos que pueden variar el modo de funcionamiento alcanzan eficiencias del 80 % o

superiores.

2.7 Energía fotovoltaica Únicamente una pequeña parte de toda esta energía radiada llega a la Tierra, una parte

en dos billones, el resto se esparce en el espacio. De esta pequeña porción, aproximadamente

el 15% es reflejada por la atmósfera y vuelve al espacio, otro 30% se utiliza en la evaporación

de agua que se almacena en la atmósfera produciendo la lluvia, y al final, parte de la energía

solar también es absorbida por las plantas, la tierra y los océanos, permitiendo la vida vegetal

a través de la fotosíntesis. El resto de energía se podría usar para satisfacer nuestras

necesidades ya que esta energía es enorme.

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Existen varias opciones para el aprovechamiento de la energía solar en las residencias y

en los edificios en general. Las tres más importantes son:

Calor pasivo: se trata de aprovechar el calor natural recibido por el sol. La

principal aplicación se encuentra en el diseño de edificios donde se requeriría

menos calefacción adicional (véase el capítulo de arquitectura bioclimática). Solar térmica: donde el calor del sol se utiliza para calentar agua en las casas y

piscinas o para el sistema de calefacción (véase el capítulo sobre agua).

Energía fotovoltaica (FV): transformación directa de la energía solar en

electricidad. Un sistema fotovoltaico requiere la luz del día (no sólo los rayos

solares directos) para generar electricidad.

CAPÍTULO 3 - CERTIFICACIÓN DEL EDIFICIO EJEMPLO En este capítulo se desarrollan los procedimientos adoptados en Brasil para la

certificación energética en edificios residenciales. A continuación serán analizados y

desarrollados todos los parámetros necesarios para conseguir la clasificación energética final

de la residencia tomada como ejemplo. Para realizar la certificación se utilizó el Reglamento

Técnico de Calidad para el Nivel de Eficiencia (RTQ-R), el cual presenta los requisitos para

la clasificación de la eficiencia energética de unidades habitacionales autónomas (UH),

edificaciones unifamiliares, multifamiliares y áreas de uso común. Para las UHs y

edificaciones unifamiliares hay dos sistemas individuales que componen el nivel de eficiencia

energética de acuerdo con la zona bioclimática y región geográfica donde la edificación se

localiza: la envolvente y el sistema para calentar el agua.

Para garantizar los mejores niveles de eficiencia es fundamental cumplir unos ciertos

pre-requisitos para cada uno de los dos sistemas analizados. Además existe la posibilidad de

aumentar el nivel energético mediante bonificaciones que representan puntos extras cuando en

la residencia se utilizan estrategias más eficientes. A partir de este análisis, se obtiene la

Puntuación Total de la UH (PTUH).

3.1 Procedimiento para determinar la eficiencia de la residencia El RTQ-R especifica la clasificación del nivel de eficiencia para edificaciones

residenciales conforme las prescripciones descritas en los apartados correspondientes. En el

caso de las edificaciones unifamiliares se aplica el procedimiento descrita para la unidad

habitacional autónoma, donde se evalúan los requisitos relativos al desempeño térmico de la

envolvente, la eficiencia de los sistemas para calentar agua y las bonificaciones eventuales.

De acuerdo con la puntuación final obtenida es atribuida una clasificación que varía

desde un nivel A (más eficiente) hasta un nivel E (menos eficiente). Para calcular la

puntuación total de la residencia hay que evaluar separadamente la envolvente, el sistema

instalado para suministra agua caliente sanitaria, obteniéndose los correspondientes niveles de

eficiencia energética, de acuerdo con la zona bioclimática en la que la residencia se localiza y

por último se pueden sumar las bonificaciones. Para obtener la Puntuación Total de la Unidad

Habitacional (PTUH) se tiene que utilizar la Ecuación 3.1.

Ecuación 3.1

Dónde:

PTUH: Puntuación total del nivel de eficiencia de la unidad habitacional autónoma;

a: Coeficiente adoptado conforme la región geográfica, en la cual, la vivienda está

localizada;

EqNumEnv: equivalente numérico de desempeño térmico de la envolvente de la

unidad habitacional autónoma cuando se encuentra ventilada naturalmente. El

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EqNumEnv está dividido en equivalente numérico de la envolvente para, enfriamiento

(EqNumEnvResf), calefacción (EqNumEnvA) y refrigeración (EqNumEnvRefrig);

EqNumAA: Equivalente numérico del sistema de calentamiento de agua;

Bonificaciones: Puntuación atribuida a iniciativas que aumenten la eficiencia de la

vivienda.

En el presente caso práctico de aplicación para calcular la puntuación final de la

residencia será calculada mediante el método prescriptivo utilizado como herramienta de

cálculo la “Planilla de cálculo de desempeño de la UH”, además de la realización de algunos

cálculos basados en los datos de la construcción de la vivienda ejemplo.

3.2 Resultado Después de la introducción de todos los datos en la planilla de cálculo se obtiene un nivel C

de eficiencia energética (2,81 puntos). Se puede observar en la plantilla de cálculo, que el mayor

espacio de mejora se encuentra en el sistema de calentamiento de agua y también es posible

mejorar la envolvente para verano y para invierno y también las bonificaciones.

CAPÍTULO 4 – MODIFICACIONES ADOPTADAS Y ANÁLISIS ECONÓMICO

El objetivo de este capítulo es analizar el resultado obtenido en el capítulo anterior para

poder determinar las acciones más eficientes para elevar la puntuación de la vivienda desde el

nivel C (2,81), hasta un nivel A (>4,5 puntos). Además de las acciones consideradas, fue

calculado el coste de la instalación y el periodo de amortización mediante el estudio del VAN

(valor actual neto) y del Payback.

4.1 Calentadores solares para ACS El calentador solar busca proporcionar la mayor cantidad de energía proveniente del sol

para calentar el agua para el uso sanitario. El correcto dimensionamiento para la demanda de

energía de la residencia y su instalación, tiene como objetivo que el sistema sea utilizado del

modo más eficiente posible de acuerdo con la localidad y la disponibilidad de radiación solar.

Para la elección del sistema termosolar es necesario que el sistema posea sello de eficiencia

energética brasileña (sello PROCEL), además de tener un equivalente de fracción solar anual

mayor a 70%. Con el método de dimensionamiento obtenemos, con el sistema seleccionado,

una generación de energía anual de 1.655,94 kWh, para una demanda de energía de 2.312,39

kWh, obteniéndose una fracción solar anual de 71,6%, por lo tanto, el sistema seleccionado

obtiene una clasificación de eficiencia de 5 puntos (nivel A).

De acuerdo con los cálculos hechos, la cantidad de energía que provee el sistema

termosloar es de 1.655,94 kWh/año, que conlleva un total de R$851,52 de ahorro anualmente,

y la inversión necesaria, incluyendo la instalación y las conexiones, es de R$ 4.500.

4.2 Bonificación: Uso racional de agua El primer paso para hacer un uso más racional de energía en la vivienda es estimar el

consumo de agua para los cuatro integrantes de la familia con un total de 14.162 litros/mes.

Una vez analizados los consumos mensuales de agua se pueden seleccionar las

modificaciones pertinentes para aumentar la bonificación en este apartado. Estas

modificaciones son: instalación de un sistema de recogida de agua pluvial para abastecer los

inodoros, la instalación de dispositivos de doble accionamiento para la descarga de la cisterna

del inodoro y limitadores de caudal en los grifos. Con la implantación de las citadas

modificaciones es posible alcanzar una puntuación en la bonificación de 0,18 puntos con una

inversión total de R$ 3.076,9 y un ahorro en la factura del agua al año de R$ 428,94.

4.3 Bonificación: Iluminación Artificial Para alcanzar la máxima bonificación en el apartado de iluminación natural es

necesario que la vivienda posea el 100% de las bombillas de cada unidad habitacional con una

eficiencia lumínica superior a 75 lm/W o que posean sello Procel. Con la instalación en todos

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los puntos de la casa de bombillas de diferentes potencias pero todas ellas con sello Procel, se

reduce el consumo de energía al mes de 2.900 Wh hasta 733 Wh, que se traduce en un ahorro

en la factura de electricidad de R$ 406,72 al año y con una inversión inicial de R$ 236,31.

4.4 Bonificación: Frigorífico Hoy en día el frigorífico es indispensable en una casa, y como el frigorífico instalado

en la residencia objeto de estudio es muy antigua, con una potencia de funcionamiento de 570

W y considerando que el tiempo de funcionamiento es de 8 horas al día, debido

principalmente a la ineficiencia del aislamiento, la junta de la puerta, aperturas, etc. da como

resultado un elevado consumo eléctrico. Como solución considerada para este alto consumo,

se realiza la compra e instalación de un frigorífico con etiqueta energética A, que reduce la

factura de electricidad en R$624,47 al año, con una inversión inicial de R$1034,1. Esta

solución adoptada también aumenta la bonificación en este apartado hasta 0,1 puntos.

4.5 Análisis económico Para calcular el valor actual neto (VAN) es necesario calcular el flujo de caja que se

obtiene en el proyecto, esto es: la inversión inicial, el retorno que se obtiene con las

modificaciones adoptadas, el tipo de interés y un periodo de tiempo en años considerado para

estudiar las mejoras realizadas, utilizando la Ecuación 4.1.

∑

Ecuación 4.1

Dónde:

Inversión inicial (I0): I0ST + I0AAP + I0SDD + I0LC + I0TL + I0TR = R$ (4.500 + 2.852 +

159,9 + 65 + 236,31 + 1034,1) = R$ 8847,31

Coste evitado en un año (Ri): RST + RUA + RTL + RTR = R$ (851,52 + 428,94 +

406,72 + 624,47) = R$ 2311,65. Para un mejor análisis del VAN, se considera que el

coste evitado se reduce en un 1% al año, debido a pérdidas de rendimiento de los

sistemas, coste de manutención y el coste de la compra de nuevas lámparas

incandescentes para sustituir durante el periodo.

Período en años (i): Cálculos para un período de 10 años.

Tasa anual de interés (j): En Brasil es del 9%.

Tabla 4.1: Cálculo del valor actual neto.

∑

∑

0 0 0 0 -8.847,31

1 0,91743 2.311,65 2.120,78 -6.726,53

2 0,84168 2.288,53 1.926,21 -4.800,32

3 0,77218 2.265,65 1.749,50 -3.050,82

4 0,70843 2.242,99 1.588,99 -1.461,83

5 0,64993 2.220,56 1.443,21 -18,62

6 0,59627 2.198,36 1.310,81 1.292,19

7 0,54703 2.176,37 1.190,55 2.482,74

8 0,50187 2.154,61 1.081,33 3.564,07

9 0,46043 2.133,06 982,12 4.546,19

10 0,42241 2.111,73 892,02 5.438,21

UNIFEI/UC3M Proyecto Final de Carrera

10

El payback es el tiempo que transcurre entre la inversión inicial y el momento en el cual

el beneficio líquido acumulado se iguala al valor de esa inversión y como se puede percibir en

la Tabla 4.1, el tiempo aproximado de retorno de la inversión es de 5 años.

4.6 Resultados El nuevo resultado de la certificación energética de la residencia es alcanzado,

principalmente, por la utilización de una fuente renovable para calentar el agua, con un nivel

A en este apartado, y con nivel C en todos los demás. En este caso, se tiene como resultado

final un nivel A de eficiencia ya que la legislación favorece la selección de equipamientos con

sello Procel y etiqueta “A” de eficiencia energética, según los datos obtenidos por INMETRO

para los diferentes productos comerciales que se encuentran en el mercado brasileño.

Figura 4.2: Clasificación energética final de la vivienda.

CAPÍTULO 5 - CONCLUSIONES

El desarrollo de este trabajo final de carrera ha hecho posible conocer los patrones de

eficiencia energética en la construcción y rehabilitación de edificios, por lo que fueron

estudiados algunos de los aspectos más importantes en la planificación y construcción de

edificio residenciales, que a menudo pasan inadvertidos. Después de revisar el Reglamento

vigente en Brasil, en términos de eficiencia energética en el sector residencial, cabe destacar

que el reglamento, no garantiza los niveles de eficiencia en un edificio. Mayores niveles de

eficiencia pueden lograrse mediante el diseño de estrategias, iniciativas y la cooperación de

los distintos actores involucrados en la construcción (arquitectos, ingenieros civiles,

electricistas, mecánicos, empresarios, etc.). Los usuarios tienen decisiva participación en el

uso eficiente de edificios, a través de sus hábitos, que pueden reducir significativamente el

consumo de energía, aumentando así la eficiencia de los edificios y reducir las emisiones.

Esta mejora en la eficiencia energética es fundamental para alcanzar las metas

mundiales de reducción de gases de efecto invernadero y mejorar las condiciones de vida de

millones de personas, que con la creciente demanda de energía, tienden a aumentar el

consumo energético.